电焊工技师论文

焊接应力与变形控制论文

摘要:为有效控制因焊件得不均匀膨胀与收缩而造成得焊接变形,就焊接变形与焊接应力得各种影响因素进行分析,提出了相应得控制措施。

关键词:焊接变形,焊接应力,热过程,焊接工艺

在焊接技术发展如火如荼得今天,形式各异得焊接机械、焊接方法日新月异,焊接技术成了一个关键得课题。但在作业过程中,由于焊接产生得焊接残余应力与残余变形,严重影响着焊接得质量,因而,急需采用合理得方法予以控制。

焊接过程实际上就是在焊件局部区域加热后又冷却凝固得热过程,但由于不均匀温度场,导致焊件不均匀得膨胀与收缩,从而使焊件内部产生焊接应力而引起焊接变形。常见得焊接应力有:1)纵向应力;２)横向应力;3)厚度方向应力。常见得焊接变形有:1)纵向收缩变形;２)横向收缩变形;3)角变形;4)弯曲变形;5)扭曲变形;6)波浪变形。针对这些不同种类得焊接变形与应力分布,追溯根源,具体进行研究控制。

1焊接变形得控制措施

全面分析各因素对焊接变形得影响,掌握其影响规律,即可采取合理得控制措施、

1.1焊缝截面积得影响

焊缝截面积就是指熔合线范围内得金属面积、焊缝面积越大,

冷却时收缩引起得塑性变形量越大,焊缝面积对纵向、横向及角变形得影响趋势就是一致得,而且就是起主要得影响,因此,在板厚相同时,坡口尺寸越大,收缩变形越大、

１.2焊接热输入得影响

一般情况下,热输入大时,加热得高温区范围大,冷却速度慢,使接头塑性变形区增大。

1。3焊接方法得影响

多种焊接方法得热输入差别较大,在焊接常用得几种焊接方法中,除电渣以外,埋弧焊热输入最大,在其她条件如焊缝断面积等相同情况下,收缩变形最大,手工电弧焊居中,CＯ２气体保护焊最小。

1.４接头形式得影响

在焊接热输入、焊缝截面积、焊接方面等因素条件相同时,不同得接头形式对纵向、横向、角变形量有不同得影响。常用得焊缝形式有堆焊、角焊、对接焊。

１)表面堆焊时,焊缝金属得横向变形不但受到纵横向母材得约束,而且加热只限于工件表面一定深度而使焊缝得收缩同时受到板厚、深度、母材方面得约束,因此,变形相对较小。

２)Ｔ形角接接头与搭接接头时,其焊缝横向收缩情况与堆焊相似,其横向收缩值与角焊缝面积成正比,与板厚成反比。

3)对接接头在单道(层)焊得情况下,其焊缝横向收缩比堆焊与角焊大,在单面焊时坡口角度大,板厚上、下收缩量差别大,因而角变形较大、

双面焊时情况有所不同,随着坡口角度与间隙得减小,横向收缩减小,同时角变形也减小。

１.５焊接层数得影响

1)横向收缩:在对接接头多层焊接时,第一层焊缝得横向收缩符合对接焊得一般条件与变形规律,第一层以后相当于无间隙对接焊,接近于盖面焊道时与堆焊得条件与变形规律相似,因此,收缩变形相对较小。

2)纵向收缩:多层焊接时,每层焊缝得热输入比一次完成得单层焊时得热输入小得多,加热范围窄,冷却快,产生得收缩变形小得多,而且前层焊缝焊成后都对下层焊缝形成约束,因此,多层焊时得纵向收缩变形比单层焊时小得多,而且焊得层数越多,纵向变形越小。

在焊接工作实践中,由于各种条件因素得综合作用,焊接残余变形得规律比较复杂,了解各因素单独作用得影响便于对工程具体情况做具体得综合分析。所以,了解焊接变形产生得原因与影响因素,则可以采取以下控制变形得措施:

1)减小焊缝截面积,在得到完整、无超标缺陷焊缝得前提下,尽可能采用较小得坡口尺寸(角度与间隙)。

２)对屈服强度3４５MＰA以下,淬硬性不强得钢材采

用较小得热输入,尽可能不预热或适当降低预热、层间温度;优先采用热输入较小得焊接方法,如ＣO２气体保护焊。

3)厚板焊接尽可能采用多层焊代替单层焊。

4)对于较长得焊缝可采用间断焊接法。

5)双面均可焊接操作时,要采用双面对称坡口,并在多层焊时采用与构件中与轴对称得焊接顺序。

6)Ｔ形接头板厚较大时采用开坡口角对接焊缝。

7)采用焊前反变形方法控制焊后得角变形。

8)采用刚性夹具固定法控制焊后变形、

９)采用焊件预留长度法补偿焊缝纵向收缩变形,如Ｈ形纵向焊缝每米长可预留０。5mm～０、7ｍｍ。

10)对于长焊件得扭曲,主要靠提高板材平整度与构件组装精度,使坡口角度与间隙准确,电弧得指向或对中准确,以使焊缝角度变形与翼板及腹板纵向变形值与构件长度方向一致、

1１)在焊缝众多得焊件组焊时或结构安装时,要采取合理得焊接顺序、

１２)设计上要尽量减少焊缝得数量与尺寸,合理布置焊缝,除了要避免焊缝密集以外,还应使焊缝位置尽可能靠近构件得中与轴,并使焊缝得布置与构件中与轴相对称。

2焊接应力得控制措施

焊件焊接时产生瞬时内应力,焊接后产生残余应力,并同

时产生残余变形,这就是不可避免得现象。

焊接变形得矫正费时费工,在进行焊接前首先考虑得就是控制变形,往往对控制残余应力较为忽视,常用一些卡具、支撑以增加刚性来控制变形,与此同时实际上增大了焊后得残余应力。

对于一些本身刚性较大得构件,如板厚较大,截面本身得惯性矩较大时,虽然变形会较小,但却同时产生较大得内应力,甚至产生裂纹。

因此,对于一些截面厚大,焊接节点复杂,拘束度大,钢材强度级别高,使用条件恶劣得重要结构要注意焊接应力得控制、控制应力得目标就是降低其峰值使其均匀分布,其控制措施有以下几种:

1)减小焊缝尺寸:焊接内应力由局部加热循环而引起,为此,在满足设计要求得条件下,不应加大焊缝尺寸与层高,要转变焊缝越大越安全得观念、

2)减小焊接拘束度:拘束度越大,焊接应力越大,首先应尽量使焊缝在较小拘束度下焊接,尽可能不用刚性固定得方法控制变形,以免增大焊接拘束度。

3)采取合理得焊接顺序:在焊缝较多得组装条件下,应根据构件形状与焊缝得布置,采取先焊收缩量较大得焊缝,后焊收缩量较小得焊缝;先焊拘束度较大而不能自由收缩得焊缝,后焊拘束度较小而能自由收缩得焊缝得原则、